Какой метод обеспечил превращение биологии из описательной науки в объяснительную науку

Обновлено: 16.05.2024

Рабочая тетрадь по биологии 5 класс Пасечник, Швецов, Демичева Дрофа 2020. Линейный курс

Наука – это целая система знаний, получаемых человеком в результате познавательной деятельности, которые непрерывно возрастают и пополняются. Это область человеческой деятельности, которая направлена на выработку и систематизацию полученных объективных знаний о происходящем в окружающем мире.

№ 2. Какие методы исследования вы знаете?

Методами исследования называют способы и приемы, которые используются для изучения объекта. Я знаю несколько методов исследования:

Анализ (выделение отдельных частей явления и их изучение);

Классификация (группировка явлений по каким-то определенным признакам);

Сравнение (сопоставление двух или более объектов исследования по каким-то определенным признакам);

Наблюдение (отслеживание изменений в состоянии объекта, его реакции на происходящее в окружающей среде);

Измерение (определение численных параметров).

№ 3. Какие приборы, используемые в биологических исследованиях, вам известны?

В биологических исследованиях используют такие приборы, как: электронные и оптические томографы, микроскопы, хроматографы; колбы, мерные цилиндры и пробирки; щипцы, скальпель, препаровальная игла; пипетка; бинокль; весы; секундомер.

Стр. 29. Вопросы после параграфа

№ 1. Какова основная цель науки?

Основная цель науки заключается в том, чтобы максимально изучить окружающий мир, познать все его объекты и их взаимодействие между собой и с окружающей средой.

№ 2. Что такое научный метод? В чём его основной принцип?

№ 3. Какие методы исследования в биологии вам известны?

Мне известны такие методы исследования в биологии, как:

Описательный (в основе лежит наблюдение);

Моделирование (основан на построении и изучении моделей).

№ 4. Какой факт можно считать научным?

Научным можно считать только тот факт, который прошел проверку на истинность несколькими методами исследования.

№ 5. Что такое научное наблюдение?

Научное наблюдение – это процесс преднамеренного получения специфической информации об объекте или явлении при помощи органов чувств. В процессе наблюдения только фиксируются результаты, а влияние на процесс исключается.

№ 6. Что изучает фенология?

Фенология – это наука, которая занимается изучением влияния сезонных явлений на поведение и жизнедеятельность растений и животных.

Стр. 29. Подумайте

В средствах массовой информации неоднократно сообщалось о так называемом снежном человеке, приводились рассказы очевидцев о встречах с ним, зарисовки и фотографии якобы его следов и даже самого снежного человека. Было организовано несколько экспедиций для поиска снежного человека. Но до сих пор никто не смог представить ни живого снежного человека, ни его останков, ни каких-то других неопровержимых доказательств его существования.

Почему, несмотря на многочисленные свидетельства очевидцев, существование снежного человека не может быть признано научным фактом?

Потому что при изучении объектов живой природы обязательно применяются разные методы научных исследований, начиная от наблюдения, и заканчивая описательным, сравнительным и т.д. Чтобы факт существования снежного человека был признан научным фактом, он должен пройти проверку на истинность несколькими методам исследования. А так как на сегодняшний день никаких данных, предметов или останков снежного человека учеными не было изучено, то и его существование остается под вопросом.

Стр. 29. Задание

Выучите и строго выполняйте правила поведения в кабинете биологии.

К правилам поведения в кабинете биологии относятся:

Запрещено начинать работу без разрешения учителя.

Точно выполнять указания учителя при выполнении практических и лабораторных работ.

Остерегаться падения и опрокидывания приборов и оборудования с рабочего стола.

Использовать специальные приспособления (держатели) при нагревании жидкостей в пробирках.

Соблюдать осторожность при использовании острых предметов и лабораторного оборудования.

Защищать глаза, не вдыхать пары испаряемых веществ.

Следить за чистотой стола и приводить его в порядок после завершения всех работ.

Стр. 30. Задание для любознательных

Проведите фенологические наблюдения за изменениями, происходящими в жизни растений осенью

1. Понаблюдайте, у каких растений происходит изменение окраски листьев, какова она у разных растений (рис.14).

Окраска листьев осенью у разных растений выглядит по-разному. Например, такие деревья как сосна, ель или пихта остаются зелеными вне зависимости от того, какое время года. Поэтому их и называют вечнозелеными. Темно-пурпурную окраску можно увидеть у листьев дикого винограда, а багрянец замечен на листьях осин и кленов. Листья у березы и липы окрашиваются только в разные оттенки желтого от бледного до золотистого. А вот листья с фиолетовым оттенком можно увидеть у бересклета, с коричневым - у дуба.

2. Выясните, у каких растений листья остаются зелёными до заморозков.

До заморозков остаются зелеными листья у вяза, акации, сирени, черемухи, жимолости. У ольхи они остаются зелеными и начинают чернеть только после заморозков. Интересно, что у осины листья начинают опадать еще с зеленой окраской. Поэтому не редко можно видеть, как начинают желтеть листья только тогда, когда часть дерева уже обнажена.

3. Определите, как долго длится листопад у разных растений.

Согласно моим наблюдениям, продолжительность листопада у разных растений отличается. Например, у тополя этот период занимает 3 недели, а у липы всего 2 недели. У березы период опадения листьев занимает около 2 месяцев, у дуба и клёна – приблизительно 3 – 4 недели.

4. Регулярно записывайте в тетрадь все изменения в жизни растений.

5. Сравните результаты своих наблюдений с результатами наблюдений других учащихся класса. Обсудите их. Сделайте выводы.

Результаты моих наблюдений, конечно же, отличаются от результатов наблюдений, которые проводили мои одноклассники. Например, длительность листопада у тополя, за которым наблюдение вел я, составляла 3 недели. А вот длительность листопада у тополя, за которым наблюдал мой одноклассник, составила всего 2,5 недели.

Вывод:

Сравнивая результаты, можно увидеть, что время наступления листопада, а также его длительность у одних и тех же видов растений отличается. Это зависит не только от сорта растений, но и от погодных условий. Значимыми являются также состояние самого растения, степень освещенности территории, на которой оно растет.

Рис. 1. ГДЗ биология 5 класс Пасечник С бабочкой Дрофа 2020 Линейный курс Задание: 3 Методы исследования в биологии


Учи.Дома запускает бесплатный марафон в котором каждый день. В течении 5 дней утром ты будешь получать одно задание по выбранному предмету, а вечером его решение. Твоя задача, успеть выполнение задание до того как получишь ответ.

Бесплатно, онлайн, подготовка к ЕГЭ

Предварительный просмотр:

Биология как наука.

Биология – наука, изучающая свойства живых систем.

Наука – это сфера человеческой деятельности по получению, систематизации объективных знаний о действительности.

Объект – науки – биологии является жизнь во всех ее проявлениях и формах, а также на разных уровнях. Носитель жизни – живые тела. Все, что связано с их существованием, изучает биология.

Метод – это путь исследования, который проходит ученый, решая какую – либо научную задачу, проблему.

Основные методы науки :

метод, при котором создается некий образ объекта, модель с помощью которой ученые получают необходимые сведения об объекте.

Создание из пластмассовых элементов модели ДНК

метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте

Наблюдать можно визуально, например за поведением животных. Можно наблюдать с помощью приборов за изменениями происходящими в живых объектах, например при снятии кардиограммы в течении суток. Наблюдать можно за сезонными изменениями в природе, например за линькой животных.

метод, с помощью которого проверяют результаты наблюдений, выдвинутые предположения – гипотезы. Это всегда получение новых знаний с помощью поставленного опыта.

Скрещивание животных или растений с целью получения нового сорта или породы, проверка нового лекарства.

вопрос, задача, требующие решения. Решение проблемы ведер к получению нового знания. Научная проблема всегда скрывает какое-то противоречие между известным и неизвестным. Решение проблемы требует от ученого сбора фактов, их анализа, систематизации.

это обобщение основных идей в какой – либо научной области знания

Теория эволюции обобщает все достоверные научные данные, полученные исследователями на протяжении многих десятилетий. Со временем теория дополняется новыми данными, развивается. Некоторые теории могут опровергаться новыми фактами. Верные научные теории подтверждаются практикой.

Частные методы в биологии :

Применяется при составлении родословных людей, выявление характера наследования некоторых признаков

Установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходящими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет).

Позволяет выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.

Разделение смесей на составные части под действием центробежной силы. Применяется при разделении органоидов клетки, легких и тяжелых фракций органических веществ.

Цитологический или цитогенетический метод

Исследование строения клетки, ее структур с помощью различных микроскопов.

Исследование химических процессов, происходящих в организме.

Используется для выяснения степени наследственной обусловленности исследуемых признаков. Метод дает ценные результаты при изучении морфологических и физиологических признаков.

Скрещивание организмов и анализ потомства

наука об ископаемых останках растений и животных

комплекс биологических наук, изучающих механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции нерегулярных биополимеров (белков и нуклеиновых кислот).

раздел физиологии животных, изучающий методом сравнения особенности физиологических функций у различных представителей животного мира.

наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

это наука, изучающая развитие зародыша.

наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

наука о сущности живого и жизни в норме и при патологиях, то есть о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем разного уровня организации, о пределах нормы жизненных процессов и болезненных отклонений от неё

Наука о растениях

раздел биологии, изучающий живые клетки, их органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.

наука о закономерностях наследственности и изменчивости.

раздел биологии , призванный создать единую стройную систему живого на основе выделения системы биологических таксонов и соответствующих названий, выстроенных по определенным правилам (номенклатура)

изучает как внешнее строение (форму, структуру, цвет, образцы) организма , таксона или его составных частей, так и внутреннее строение живого организма

Наука о растениях

раздел биологии, изучающий морфологию человеческого организма, его систем и органов.

наука о поведении и психических процессах

наука, изучающая влияние факторов внешней среды на организм человека с целью оптимизации благоприятного и профилактики неблагоприятного воздействия.

раздел зоологии позвоночных, изучающий птиц, их эмбриологию, морфологию, физиологию, экологию, систематику и географическое распространение.

Наука о развитии живой природы

Наука о животных

Наука о бактериях

Наука о вирусах

совокупность научных дисциплин, занимающихся изучением человека, его происхождения, развития, существования в природной (естественной) и культурной (искусственной) средах.

область научной и практической деятельности по исследованию нормальных и патологических процессов в организме человека, различных заболеваний и патологических состояний, их лечению, сохранению и укреплению здоровья людей

это наука о физических процессах, протекающих в биологических системах разного уровня организации и о влиянии на биологические объекты различных физических факт

наука о химическом составе живых клеток и организмов и о химических процессах, лежащих в основе их жизнедеятельности

прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.

биологическая дисциплина, изучающая общие закономерности строения и развития органов и систем органов при помощи их сравнения у животных разных таксонов на разных этапах эмбриогенеза.

Наука о причинах, движущих силах, механизмах и общих закономерностях эволюции живой природы

раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов.

наука на стыке биологии и географии; изучает закономерности географического распространения и распределения животных, растений и микроорганизмов

раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой.

наука, изучающая одноклеточные эукариотические организмы, относящиеся к типу простейших

наука о морфологии, физиологии, генетике, экологии и эволюции макро и микроскопических одно и многоклеточных водорослей

Признаки и свойства живого

Единство элементного химического состава

В состав живого входят те же элементы, что и в состав неживой природы, но в других количественных соотношениях; при этом примерно 98% приходится на углевод, водород, кислород, азот.

Единство биохимического состава

Все живые организмы состоят в основном из белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.

Единство структурной организации

Единицей строения, жизнедеятельности, размножения, индивидуального развития является клетка; вне клетки жизни нет.

Дискретность и целостность

Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей (молекулы, органоиды, клетки, ткани, организмы, виды и т.д.), которые вместе образуют структурно – функциональное единство.

Обмен веществ и энергии (метаболизм)

Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции (пластического обмена) – синтеза органических веществ в организме (за счет внешних источников энергии – света, пищи) и диссимиляции (энергетического обмена) – процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом.

Любые живые организмы обитают в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Благодаря способности к саморегуляции в процессе метаболизма сохраняются относительное постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов, т.е. поддерживается гомеостаз.

Все живые системы являются открытыми, потому что в процессе их жизнедеятельности между ними и окружающей средой происходит постоянный обмен веществом и энергией.

Это способность организмов воспроизводить себе подобных. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т.е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Это свойство обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений.

Наследственность и изменчивость

Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Основой наследственности является относительное постоянство строения молекул ДНК.

Изменчивость – свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов существовать в различных формах, т.е. приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же вида. Изменчивость, обусловленная изменениями наследственных задатков – генов, создает разнообразный материал для естественного отбора, т.е. отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в природе. Это приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

Рост и развитие

Индивидуальное развитие, или онтогенез, - развитие живого организма от зарождения до момента смерти. В процессе онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие обычно сопровождается ростом.

Историческое развитие, или филогенез, - необратимое направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

Способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние воздействия, т.е. воспринимать раздражение и отвечать определенным образом. Ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы, называется рефлексом.

Организмы, у которых отсутствует нервная система, отвечают на воздействие изменением характера движения и роста, например листья растений, поворачиваются к свету.

Суточные и сезонные ритмы направлены на приспособление организмов к меняющимся условиям существования. Наиболее известным ритмическим процессом в природе является чередование периодов сна и бодрствования.

Уровни организации живой природы

Элементы, образующие систему

Значение уровня в органическом мире

Макромолекулы нуклеиновых кислот, белков, АТФ

Кодирование и передача наследственной информации, обмен веществ, превращение энергии

Структурные части клетки

Существование клетки лежит в основе размножения, роста и развития живых организмов, биосинтеза белка.

Совокупность клеток и межклеточного вещества

Разные виды тканей у животных и растений отличаются строением и выполняют различные функции. Изучение этого уровня позволяет проследить эволюцию и индивидуальное развитие тканей.

Позволяет изучать строение, функции, механизм действия, происхождение, эволюцию и индивидуальное развитие органов растений и животных.

Клетки, ткани, органы и системы органов с их уникальными жизненными функциями

Обеспечивает функционирование органов в жизнедеятельности организма, приспособительные изменения и поведение организмов в различных экологических условиях.

Совокупность особей одного вида

Осуществляется процесс видообразования.

Исторически сложившаяся совокупность организмов разного ранга в сочетании с факторами окружающей среды

Круговорот веществ и энергии

Здесь происходят все круговороты веществ и энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Создал научную медицинскую школу. Считал, что у каждой болезни есть естественные причины, и их можно узнать, изучая строение и жизнедеятельность человеческого организма.

Один из основателей биологии как науки, впервые обобщил биологические знания, накопленные до него человечеством.

Заложил основы анатомии человека.

В современной анатомической номенклатуре сохранил арабские термины.

Леонардо да Винчи

Описал многие растения, изучал строение человеческого тела, деятельность сердца и зрительную функцию.

Предложил систему классификации живой природы, ввел бинарную номенклатуру для наименования видов.

Изучал внутриутробное развитие, установил, что зародыши всех животных на ранних этапах развития схожи, сформулировал закон зародышевого сходства, основатель эмбриологии.

Жан Батист Ламарк

Первым попытался создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира.

Методы исследования в биологии фото

При помощи описания

Классическое видение научного метода состоит в том, что наблюдения ведут к гипотезам, которые в свою очередь дают экспериментально проверяемые теории. Это и есть основные и самые старые методы исследования в биологии. Так беспристрастно оцениваются идеи, чтобы прийти к точным взглядам на природу. Однако большая часть науки является чисто описательной: чтобы понять что-то, нужно первым делом это что-то описать как можно подробнее. Описание предполагает наблюдение, сравнение, прослеживание изменения объекта или явления в историческом плане, применение приборов: микроскопов, радиолокаторов, центрифуг и др.

  • Оптическая, флуоресцентная и электронная микроскопия
  • Хроматография
  • Электрофорез
  • Центрифугирование
  • Метод меченных атомов
  • Культура клеток и тканей
  • Рекомбинантных ДНК
  • Гибридологический
  • Цитогенетический
  • Наблюдение – целенаправленное действие, направленное на изучение объектов или явлений, без вмешательства в их жизнь.
  • Сравнение (в том числе измерение).
  • Эксперимент – создание специальных условий для изучений объектов или явлений.
  • Анализ, синтез, обобщение
  • Классификация
  • Моделирование
  • Математическая обработка
  • Индукция
  • Дедукция

Примером описательной науки является изучение биоразнообразия. В настоящее время предпринимается попытка классификации всего живого на Земле. И этот проект является чисто описательным.

Одним из важных достижений биологии на заре ХХI века была расшифровка последовательности генов в геноме человека. Много новых гипотез о природе человека возникло и ещё возникнет после этого. Для их изучения потребуется много экспериментов. Но сама расшифровка генома – пример описательного метода исследования в биологии.

Методы дедукции и индукции при исследованиях в биологии

Прийти к логическому выводу можно двумя прямо противоположными путями: при помощи дедуктивных и индуктивных рассуждений. Биология использует оба этих метода, хотя дедукция первоначально должна иметь базу из гипотез.

Дедуктивные рассуждения как метод исследования в биологии

При дедуктивном рассуждении объект рассматривается от общего к частному. Более 2200 лет назад греческий мыслитель Эратосфен, используя эвклидову геометрию и дедуктивные рассуждения, точно высчитал окружность Земли. Дедуктивные рассуждения – это мышление, основанное на достижениях математики и философии, оно используется для проверки обоснованности общих идей для всех отраслей знаний.

Например, если вы знаете, что все млекопитающие имеют волосы, а вы найдёте животное, у которого нет волос, тогда вы можете заключить, что изучаемый вами организм не является млекопитающим. Биолог использует дедуктивные рассуждения, чтобы исключить образец из общего, используя характеристики ранее изученной группы.

Метод индукции и дедукции фото

Индуктивные и дедуктивные рассуждения

Индуктивные рассуждения

В индуктивном рассуждении логика течёт в противоположном направлении, от частного к общему. При этом используются общие научные наблюдения для построения научных принципов. Например, если у пуделя есть волосы, у терьера есть волосы и у каждой собаки, которую мы наблюдаем, есть волосы, тогда мы можем заключить, что у всех собак есть волосы.

Индукция приводит к обобщениям, которые затем можно проверить. Индуктивные рассуждения стали важны в науке с 1600 годов, когда Френсис Бэкон, Исаак Ньютон и другие начали использовать результаты конкретных экспериментов для получения общих выводов об устройстве мира.

Наука основывается на гипотезах

Основываясь на гипотезах, наука проверяет прогнозы. Тестируя альтернативные предложения, она находят истинные утверждения. Если предположения не подтверждаются экспериментально, то они отвергаются как несоответствующие действительности. Методы исследования в биологии и других науках применяют для доказательства этих гипотез. Рассмотрим последовательность доказательства гипотез.

  • После тщательного наблюдения, учёные строят гипотезу. Гипотеза – это предположение, которое может быть истинным. Те из них, которые пока не опровергнуты, являются правильными. Они полезны, потому что соответствуют известным фактам. Но от них отказываются, если в свете новой информации они будут признаны неправильными.

3. Уточняющий эксперимент. Часто учёные исследуют процессы, которые зависят от многих факторов или переменных. При проверке одной переменной во время эксперимента изменяют только её, остальные переменные оставляют такими как были. При этом проводят параллельно два эксперимента: тестовый и контрольный. В тестовом эксперименте проверяемую переменную изменяют, в контрольном оставляют прежней. Любая разница в результатах этих экспериментов произойдёт под влиянием изменения исследуемой переменной. Большая часть проблем экспериментальной науки возникает из-за изолирования исследуемой переменной от других привычных факторов, которые влияют на процесс.

  1. Полезность гипотезы. Научная гипотеза должна быть не только обоснованной, но и полезной, она должна дать нам те знания, которые нам нужны. Гипотеза наиболее полезна, если её можно подтвердить экспериментально и лучше, если проверки она выдержит не один раз. Если проверка даёт результаты несовместимые с первыми данными, то гипотеза должна быть отклонена или изменена.

Пример: в ранней истории микробиологии учёные заметили, что бульон, оставленный открытым на воздухе, портится. Для объяснения явления были предложены две гипотезы: жизнь зарождается в нём самопроизвольно или микробы попали в него из воздуха. Гипотезы были проверены экспериментами, которые включали фильтрацию воздуха и кипячение бульона. Окончательный эксперимент был проведён Луи Пастером. Он соорудил колбу с изогнутым носиком, который пропускал воздух, но препятствовал проникновению любых бактерий. Бульон в колбе кипятили для стерилизации, он оставался чистым. Но стоило отломить носик, как он снова загрязнялся. Так была окончательно опровергнута гипотеза спонтанного зарождения жизни.

Редукция больших систем на составные части

Чтобы понять сложную систему, учёные исследуют её составные части. Такой подход применила биохимия при успешной разгадке сложного механизма функционирования клеточной мембраны. Она сконцентрировала внимание на транспорте веществ и специфических ферментах. Путём анализа всех отдельных данных учёные получили общую картину работы мембраны.

Редукционизм имеет ограничение в применении относительно живых систем. Например ферменты нельзя изучать в изоляции от живой клетки и организма в целом. Есть такие системы, функции которых нельзя предсказать на основе работы их деталей. Например работу полисом нельзя предсказать на основе анализа отдельных белков и РНК, являющихся их составными частями. А изучение одного голубя не приведёт к познанию жизнедеятельности всей голубиной стаи.

Эта область системной биологии использует математические и вычислительные модели, чтобы имея дело с целым, понимать его взаимодействующие части.

Редукционизм - изучаем части фото

Изучаем части, чтобы понять целое

Метод моделирования в исследовании в биологии

Модели используются в биологии для объяснения жизнедеятельности живых систем. Генетики строят модели взаимодействующих сетей белков и контролирующую их экспрессию генов. Они даже рисуют смешные мультяшные фигуры, чтобы представлять то, что невозможно увидеть.

Популяционные биологи создают модели того, как происходят эволюционные изменения. Цитологи строят модели путей передачи сигнала и событий, ведущих от внешних сигналов к внутренним процессам клетки. Молекулярные биологи строят модели структуры белков и микромолекулярных комплексов клетки. Для уточнения и тестирования модели проводят эксперимент.

Виды моделирования фото

Природа научных теорий

Слово теория используется учёными в двух случаях:

Современная эволюционная теория – это сложный комплекс идей, важность которых распространяется далеко за пределы самой эволюции. Её ответвления пронизывают все отделы биологии, она обеспечивает концептуальные рамки, которые объединяют науку биологию в целом. Суть в том, что эволюционная теория основывается на достоверных фактах наблюдения и доказана неоднократными экспериментами.

Фундаментальные и прикладные исследования

Одни учёные проводят исследования, призванные расширить границы того, что мы знаем. Такие исследования называются фундаментальными. Они работают в университетах и их работы обычно поддерживаются грантами. Информация, полученная в результате фундаментальных исследований, способствует расширению научных знаний, обеспечивает фундамент фонда, используемого прикладными науками.

Проведение прикладных изысканий используется в практических целях, например ради производства пищевых добавок, создания новых лекарств или тестирования качества окружающей среды. Результаты исследования записываются и представляются общественности. Они проверяются и допускаются для использования на практике.

Конкретные методы исследования в биологии

Вам будет интересно

Слова "Дарвин" и "эволюция" стали почти синонимами.Теория эволюции Дарвина объясняет, каким образом в течение времени…

Концентрация ионов водорода и гидроксид-ионов в растворе описывается терминами кислотность и щёлочность среды. При температуре…

Подумайте! Когда нужно начинать ориентироваться – до похода или тогда, когда уже заблудился? Какие способы…

Анализирующее скрещивание белых и красных роз фото

При селекционной и экспериментальной работе часто бывает нужно определить генотип особи с доминантными признаками. При…

Методы исследования в биологии фото

При помощи описания

Классическое видение научного метода состоит в том, что наблюдения ведут к гипотезам, которые в свою очередь дают экспериментально проверяемые теории. Это и есть основные и самые старые методы исследования в биологии. Так беспристрастно оцениваются идеи, чтобы прийти к точным взглядам на природу. Однако большая часть науки является чисто описательной: чтобы понять что-то, нужно первым делом это что-то описать как можно подробнее. Описание предполагает наблюдение, сравнение, прослеживание изменения объекта или явления в историческом плане, применение приборов: микроскопов, радиолокаторов, центрифуг и др.

  • Оптическая, флуоресцентная и электронная микроскопия
  • Хроматография
  • Электрофорез
  • Центрифугирование
  • Метод меченных атомов
  • Культура клеток и тканей
  • Рекомбинантных ДНК
  • Гибридологический
  • Цитогенетический
  • Наблюдение – целенаправленное действие, направленное на изучение объектов или явлений, без вмешательства в их жизнь.
  • Сравнение (в том числе измерение).
  • Эксперимент – создание специальных условий для изучений объектов или явлений.
  • Анализ, синтез, обобщение
  • Классификация
  • Моделирование
  • Математическая обработка
  • Индукция
  • Дедукция

Примером описательной науки является изучение биоразнообразия. В настоящее время предпринимается попытка классификации всего живого на Земле. И этот проект является чисто описательным.

Одним из важных достижений биологии на заре ХХI века была расшифровка последовательности генов в геноме человека. Много новых гипотез о природе человека возникло и ещё возникнет после этого. Для их изучения потребуется много экспериментов. Но сама расшифровка генома – пример описательного метода исследования в биологии.

Методы дедукции и индукции при исследованиях в биологии

Прийти к логическому выводу можно двумя прямо противоположными путями: при помощи дедуктивных и индуктивных рассуждений. Биология использует оба этих метода, хотя дедукция первоначально должна иметь базу из гипотез.

Дедуктивные рассуждения как метод исследования в биологии

При дедуктивном рассуждении объект рассматривается от общего к частному. Более 2200 лет назад греческий мыслитель Эратосфен, используя эвклидову геометрию и дедуктивные рассуждения, точно высчитал окружность Земли. Дедуктивные рассуждения – это мышление, основанное на достижениях математики и философии, оно используется для проверки обоснованности общих идей для всех отраслей знаний.

Например, если вы знаете, что все млекопитающие имеют волосы, а вы найдёте животное, у которого нет волос, тогда вы можете заключить, что изучаемый вами организм не является млекопитающим. Биолог использует дедуктивные рассуждения, чтобы исключить образец из общего, используя характеристики ранее изученной группы.

Метод индукции и дедукции фото

Индуктивные и дедуктивные рассуждения

Индуктивные рассуждения

В индуктивном рассуждении логика течёт в противоположном направлении, от частного к общему. При этом используются общие научные наблюдения для построения научных принципов. Например, если у пуделя есть волосы, у терьера есть волосы и у каждой собаки, которую мы наблюдаем, есть волосы, тогда мы можем заключить, что у всех собак есть волосы.

Индукция приводит к обобщениям, которые затем можно проверить. Индуктивные рассуждения стали важны в науке с 1600 годов, когда Френсис Бэкон, Исаак Ньютон и другие начали использовать результаты конкретных экспериментов для получения общих выводов об устройстве мира.

Наука основывается на гипотезах

Основываясь на гипотезах, наука проверяет прогнозы. Тестируя альтернативные предложения, она находят истинные утверждения. Если предположения не подтверждаются экспериментально, то они отвергаются как несоответствующие действительности. Методы исследования в биологии и других науках применяют для доказательства этих гипотез. Рассмотрим последовательность доказательства гипотез.

  • После тщательного наблюдения, учёные строят гипотезу. Гипотеза – это предположение, которое может быть истинным. Те из них, которые пока не опровергнуты, являются правильными. Они полезны, потому что соответствуют известным фактам. Но от них отказываются, если в свете новой информации они будут признаны неправильными.

3. Уточняющий эксперимент. Часто учёные исследуют процессы, которые зависят от многих факторов или переменных. При проверке одной переменной во время эксперимента изменяют только её, остальные переменные оставляют такими как были. При этом проводят параллельно два эксперимента: тестовый и контрольный. В тестовом эксперименте проверяемую переменную изменяют, в контрольном оставляют прежней. Любая разница в результатах этих экспериментов произойдёт под влиянием изменения исследуемой переменной. Большая часть проблем экспериментальной науки возникает из-за изолирования исследуемой переменной от других привычных факторов, которые влияют на процесс.

  1. Полезность гипотезы. Научная гипотеза должна быть не только обоснованной, но и полезной, она должна дать нам те знания, которые нам нужны. Гипотеза наиболее полезна, если её можно подтвердить экспериментально и лучше, если проверки она выдержит не один раз. Если проверка даёт результаты несовместимые с первыми данными, то гипотеза должна быть отклонена или изменена.

Пример: в ранней истории микробиологии учёные заметили, что бульон, оставленный открытым на воздухе, портится. Для объяснения явления были предложены две гипотезы: жизнь зарождается в нём самопроизвольно или микробы попали в него из воздуха. Гипотезы были проверены экспериментами, которые включали фильтрацию воздуха и кипячение бульона. Окончательный эксперимент был проведён Луи Пастером. Он соорудил колбу с изогнутым носиком, который пропускал воздух, но препятствовал проникновению любых бактерий. Бульон в колбе кипятили для стерилизации, он оставался чистым. Но стоило отломить носик, как он снова загрязнялся. Так была окончательно опровергнута гипотеза спонтанного зарождения жизни.

Редукция больших систем на составные части

Чтобы понять сложную систему, учёные исследуют её составные части. Такой подход применила биохимия при успешной разгадке сложного механизма функционирования клеточной мембраны. Она сконцентрировала внимание на транспорте веществ и специфических ферментах. Путём анализа всех отдельных данных учёные получили общую картину работы мембраны.

Редукционизм имеет ограничение в применении относительно живых систем. Например ферменты нельзя изучать в изоляции от живой клетки и организма в целом. Есть такие системы, функции которых нельзя предсказать на основе работы их деталей. Например работу полисом нельзя предсказать на основе анализа отдельных белков и РНК, являющихся их составными частями. А изучение одного голубя не приведёт к познанию жизнедеятельности всей голубиной стаи.

Эта область системной биологии использует математические и вычислительные модели, чтобы имея дело с целым, понимать его взаимодействующие части.

Редукционизм - изучаем части фото

Изучаем части, чтобы понять целое

Метод моделирования в исследовании в биологии

Модели используются в биологии для объяснения жизнедеятельности живых систем. Генетики строят модели взаимодействующих сетей белков и контролирующую их экспрессию генов. Они даже рисуют смешные мультяшные фигуры, чтобы представлять то, что невозможно увидеть.

Популяционные биологи создают модели того, как происходят эволюционные изменения. Цитологи строят модели путей передачи сигнала и событий, ведущих от внешних сигналов к внутренним процессам клетки. Молекулярные биологи строят модели структуры белков и микромолекулярных комплексов клетки. Для уточнения и тестирования модели проводят эксперимент.

Виды моделирования фото

Природа научных теорий

Слово теория используется учёными в двух случаях:

Современная эволюционная теория – это сложный комплекс идей, важность которых распространяется далеко за пределы самой эволюции. Её ответвления пронизывают все отделы биологии, она обеспечивает концептуальные рамки, которые объединяют науку биологию в целом. Суть в том, что эволюционная теория основывается на достоверных фактах наблюдения и доказана неоднократными экспериментами.

Фундаментальные и прикладные исследования

Одни учёные проводят исследования, призванные расширить границы того, что мы знаем. Такие исследования называются фундаментальными. Они работают в университетах и их работы обычно поддерживаются грантами. Информация, полученная в результате фундаментальных исследований, способствует расширению научных знаний, обеспечивает фундамент фонда, используемого прикладными науками.

Проведение прикладных изысканий используется в практических целях, например ради производства пищевых добавок, создания новых лекарств или тестирования качества окружающей среды. Результаты исследования записываются и представляются общественности. Они проверяются и допускаются для использования на практике.

Конкретные методы исследования в биологии

Вам будет интересно

Слова "Дарвин" и "эволюция" стали почти синонимами.Теория эволюции Дарвина объясняет, каким образом в течение времени…

Концентрация ионов водорода и гидроксид-ионов в растворе описывается терминами кислотность и щёлочность среды. При температуре…

Подумайте! Когда нужно начинать ориентироваться – до похода или тогда, когда уже заблудился? Какие способы…

Анализирующее скрещивание белых и красных роз фото

При селекционной и экспериментальной работе часто бывает нужно определить генотип особи с доминантными признаками. При…

Читайте также: